DK171858B1 - Individualiserede, snoede og krøllede, tværbundne cellulosefibre og fremgangsmåde til fremstilling af samme - Google Patents

Description

i DK 171858 B1

Den foreliggende opfindelse angår individualiserede, snoede og krøllede, tværbundne cellulosefibre med i alt væsentlig individuel form, som i det væsentlige er blevet bevaret under tværbinding med et tværbindingsmiddel, der er udvalgt 5 blandt C2-CB dialdehyder, syreanaloge til disse dialdehyder, som er afledt ved, at den ene af dialdehydets aldehydgrupper er blevet erstattet med en carboxylgruppe, og oligomerer af dialdehyderne og dialdehydsyreanalogerne, og tørring.

10

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af fibrene.

Fibre, som er tværbundne i hovedsagelig individualiseret 15 form, samt forskellige fremgangsmåder til fremstilling af sådanne fibre er blevet beskrevet inden for fagområdet.

til cellulosefibre, som primært har kemiske intrafibertvær-bindinger. Da fibrene har foreligget løse eller særskilte 20 under tværbindingen, findes tværbindingerne primært mellem cellulosemolekyler i den enkelte fiber i stedet for mellem cellulosemolekyler i separate fibre. Individualiserede, tværbundne fibre kan anvendes i absorberende produkter. Alment er der blevet beskrevet tre proceskategorier til 25 fremstilling af individualiserede, tværbundne fibre. Disse metoder, som er beskrevet nedenfor, omtales herefter som 1) tørtværbindingsmetoder, 2) metoder til tværbinding i vandig opløsning og 3) metoder til tværbinding i en i det væsentlige ikke-vandig opløsning. Selve fibrene og de absorberen-30 de strukturer, som indeholder individualiserede, tværbundne fibre, udviser almindeligvis en forbedring med hensyn til mindst én signifikant absorbtionsegenskab i forhold til traditionelle, ikke-tværbundne fibre. Denne forbedring af absorptionsevne udtrykkes ofte ved absorbentkapaciteten.

35 Ydermere udviser absorberende strukturer fremstillet ud fra individualiserede, tværbundne fibre almindeligvis forhøjet DK 171858 B1 2 vådelasticitet og forhøjet tørelasticitet i forhold til absorberende strukturer fremstillet ud fra ikke-tvaerbundne fibre. Udtrykket "elasticitet" henviser i det følgende til evnen hos puder, der er fremstillet af cellulosefibre, til 5 at vende tilbage til en ekspanderet, oprindelig tilstand efter ophævelse af en sammenpresningskraft. Tørelasticitet henviser specifikt til en absorberende strukturs evne til at ekspandere efter ophævelse af en sammenpresningskraft påført fibrene, medens de var i en i det væsentlige tør 10 tilstand. Vådelasticitet refererer specifikt til en absorberende strukturs evne til at ekspandere efter ophævelse af en sammenpresningskraft påført fibrene, medens de var i en fugtig tilstand. I forbindelse med den foreliggende opfindelse og for at opnå konsistens i redegørel-15 sen bedømmes og angives vådelasticiteten for en absorberende struktur, der er befugtet til mætning.

Fremgangsmåder til fremstilling af individualiserede, tværbundne fibre med tørtværbindingsteknologi er beskrevet 20 i US patent nr. 3.224.926, udstedt til L.J. Bernardin 21. december, 1965. Individualiserede, tværbundne fibre fremstilles ved at imprægnere opsvulmede fibre i en vandig opløsning med tværbindingsmidlet, afvande og defibrere fibrene ved mekanisk påvirkning og tørre fibrene ved en 25 forhøjet temperatur til effektuering af tværbinding, medens fibrene befinder sig i en i det væsentlige individuel tilstand. Fibrene bliver iboende tværbundet i en ikke-opsvulmet, kollaberet tilstand som et resultat af at være dehydratiseret forud for tværbinding. Fremgangsmåder, som 30 de, der er eksemplificeret i US patent nr. 3.224.926, hvor tværbinding frembringes, medens fibrene findes i en ikke-opsvulmet, kollaberet tilstand, omtales som fremgangsmåder til fremstilling af "tørtværbundne" fibre. Tørtværbundne fibre er karakteriseret ved lave væsketilbageholdelses-35 værdier (FRV), stor stivhed og ringe bøjelighed, men forholdsvis stor våd- og tørelasticitet. I beskrivelsen til DK 171858 B1 3 US patent nr. 3.440.135, udstedt til R. Chung, 22. april, 1969, foreslås at gennemvæde fibrene i en vandig opløsning af et tværbindingsmiddel for at nedsætte interfiberbin-dingskapaciteten forud for, at der udføres en tørtværbin-5 dingsoperation i lighed med den, der er beskrevet i US patent nr 3.224.926. Denne tidsforbrugende forbehandling, som fortrinsvis udføres i fra ca. 16 til 48 timer, påstås at forbedre produktkvaliteten ved at nedsætte indholdet af "lusekim" (eng.: nit), der fremkommer ved ufuldstændig 10 defibrering. En nogenlunde tilsvarende tørtværbindingsfremgangsmåde er også beskrevet i US patent nr. 3.932.209, udstedt til P.K. Chatterjee 1976.

Fremgangsmåder til fremstilling af i vandig opløsning 15 tværbundne fibre omtales f.eks. i US patent nr. 3.241.553, udstedt til F. H. Steiger, 22. marts, 1966. Individuali- fibrene i en vandig opløsning, som indeholder et tværbindingsmiddel og en katalysator. Fibre fremstillet på denne 20 måde omtales herefter som "i vandig opløsning tværbundne" fibre. På grund af vandets kvældende virkning på cellulosefibre er i vandig opløsning tværbundne fibre tværbundet i en ikke-kollaberet, opsvulmet tilstand. I forhold til tørtværbundne fibre har i vandig opløsning tværbundne fibre 25 som omtalt i US patent nr. 3.241.553 en større bøjelighed og en mindre stivhed og er karakteriseret ved en højere væsketilbageholdelsesværdi (FRV). Absorberende strukturer fremstillet ud fra i vandig opløsning tværbundne fibre udviser en lavere vådelasticitet og tørelasticitet end 30 puder fremstillet ud fra tørtværbundne fibre.

I US patent nr. 4.035.147, udstedt til S. Sangenis, G. Guiroy og J. Quere, 12. juli, 1977, omtales en fremgangsmåde til fremstilling af individualiserede, tværbundne 35 fibre ved at kontakte dehydratiserede, ikke-opsvulmede fibre med et tværbindingsmiddel og en katalysator i en i DK 171858 Bl 4 det væsentlige ikke-vandig opløsning, som indeholder en utilstrækkelig mængde vand til at få fibrene til at svulme op. Tværbinding finder sted, medens fibrene findes i den i det væsentlige ikke-vandige opløsning. Denne type frem-5 gangsmåde omtales herefter som en tværbindingsproces i ikke-vandig opløsning, og de herved fremstillede fibre omtales som i ikke-vandig opløsning tværbundne fibre. De i ikke-vandig opløsning tværbundne fibre omtalt i US patent nr. 4.035.147 svulmer ikke op selv ved længere tids kontakt 10 med opløsninger, der af en fagmand er kendt som opsvulmningsreagenser. Ligesom tørtværbundne fibre er de meget stive af tværbindinger, og absorberende strukturer fremstillet herudfra udviser forholdsvis høj vådelasticitet og tørelasticitet.

15

Tværbundne fibre som ovenfor beskrevet bruges til lavvægt- højere vægtfyldige absorberende produkter, såsom menstruationsbind. Sådanne fibre har imidlertid ikke til-20 vejebragt tilstrækkelige absorpstionsfordele i betragtning af deres skadelige virkninger og omkostninger i sammenligning med traditionelle fibre til, at det har resulteret i nogen væsentlig kommerciel succes. Tværbundne fibres kommercielle tiltrækning har også lidt skade på grund af 25 sikkerhedsforhold. Selv om dialdehyder i patentlitteraturen omtales som muligt tværbindingsmiddel, er det eneste tværbindingsmiddel, der i praksis er blevet benyttet, og som der hyppigst refereres til i litteraturen, formaldehyd, der imidlertid uheldigvis fremkalder irritation af menne-30 skehud og har været forbundet med andre sikkerhedsproblemer i forbindelse med mennesker. Fjernelse af fri formaldehyd til opnåelse af tilstrækkelig lave niveauer i det tværbundne produkt, således at irritation af hud og andre sikkerhedsproblemer i forbindelse med mennesker undgås, er blevet 35 forhindret af både tekniske og økonomiske barrierer.

DK 171858 B1 5

For eksempel har tørtværbundne fibre og i ikke-vandig opløsning tværbundne fibre almindeligvis resulteret i fibre med usædvanlig stor stivhed og tørelasticitet, hvorved det 5 er vanskeligt at forme dem til komprimerede ark til transport og efterfølgende frembringelse af fylde uden fiberødelæggelse. Når disse fibre ydermere er komprimeret i tør tilstand, udviser puder fremstillet af fibrene en ringe modtagelighed for befugtning. Det vil sige, at når de én 10 gang er komprimeret i en tør tilstand, har de ikke vist evne til at genvinde en væsentlig del af deres tidligere absorberende kapacitet ved befugtning.

En anden vanskelighed, som man er stødt på med hensyn til 15 tørtværbundne fibre og i ikke-vandige opløsning tværbundne fibre, er, at fibrene hurtigt flokkulerer ved vådlægning på af absorberende, vådlagte strukturer såvel som dannelse af komprimerede ark, som kunne gøre økonomisk transport af 20 fibrene til et omdanneIsesanlæg lettere.

Skønt i vandig opløsning tværbundne fibre er brugbare til visse højvægtfyldige, absorberende puder, såsom kirurgiske forbindinger, tamponer og hygiejnebind, hvor densiteten 3 25 almindeligvis er ca. 0,4 g/cm , er disse fibre overdrevne bøjelige, når de forefindes i våd tilstand, og resulterer derfor i absorberende strukturer, som har en lav vådelasticitet. Ydermere bliver i vandig opløsning tværbundne fibre ved befugtning for bøjelige til strukturelt at kunne 30 afstive puden ved lavere fiberdensiteter. Den befugtede pude kollaberer derfor, og den absorberende kapacitet nedsættes.

Det er et formål med den foreliggende opfindelse at 35 tilvejebringe individualiserede, tværbundne fibre, som i DK 171858 B1 6 anvendt i absorbentstrukturer fremstillet af sådanne fibre, har en høj absorptionsevne i forhold til ikke-tværbundne fibre, udviser en større vådelasticitet og en lavere tørelasticitet end strukturer, der fremstillet af hidtil 5 kendte tør-tværbundne fibre og fibre, der er tværbundet i ikke-vandig opløsning, og udviser en større vådelasticitet og strukturel integritet end strukturer, der er fremstillet af hidtil kendte fibre, som er tværbundet i vandig opløsning.

10

Det er et yderligere formål med opfindelsen at tilvejebringe individualiserede, tværbundne fibre som angivet ovenfor, som har forbedret modtagelighed over for befugtning i forhold til hidtil kendte, tværbundne fibre og konventio-15 nelle ikke-tværbundne fibre.

ge kommercielt anvendelige, individualiserede, tværbundne fibre som angivet ovenfor, som kan anvendes sikkert i 20 umiddelbar nærhed af menneskehud.

Ovennævnte formål opnås med de individualiserede, snoede og krøllede, tværbundne cellulosefibre med i alt væsentlig individuel form, som i det væsentlige er blevet bevaret 25 under tværbinding med et tværbindingsmiddel og tørring, hvilket tværbindingsmiddel er udvalgt blandt C2-Ce dialdehyder, syreanaloge til disse dialdehyder, som er afledt ved, at den ene af dialdehydets aldehydgrupper er blevet erstattet med en carboxylgruppe, og oligomerer af 30 dialdehyderne og dialdehydsyreanalogerne, hvilke fibre er ejendommelige ved, at de indeholder mellem 0,5 og 3,5 mol% omsat tvaerbindingsmiddel beregnet på cellulose-anhydroglu-cosebasis, idet de med tværbindingsmidlet omsatte fibre har et fugtighedsindhold på op til 30 vægt% på basis af de 35 tørre fibre, og at tværbindingsmidlet er tilstrækkeligt omsat med fibrene i intrafibertværbindingsform til at BAD ORIGINAL 0^) DK 171858 B1 7 forårsage, at fibrene har en vandtilbageholdelsesværdi som defineret i beskrivelsen på fra 28 til 45.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af 5 ovennævnte individualiserede, snoede, tværbundne cellulosefibre, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, a) at cellulosefibre kontaktes med en opløsning, der indeholder et tværbindingsmiddel udvalgt 10 blandt C2-C8 dialdehyder, syreanaloge hertil afledt ved, at den ene af dialdehydets aldehydgrupper er blevet erstattet med en carboxylgruppe, og oligomerer af dialdehyderne og dialdehydsyreanalogerne, 15 b) at fibrene adskilles mekanisk i i alt væsentligt individuel form, d) at fibrene omsættes med tværbindingsmidlet, medens fibrene er i en i alt væsentligt indivi-20 duel tørret form til dannelse af intrafibertvær- bindingsbindinger, hvor tørringen i trin c) udføres således, at der tilvejebringes delvis kvældede fibre med et fugtighedsindhold 25 på op til 30 vægt%, at reaktionen i trin d) udføres således, at mellem 0,5 og 3,5 mol% tværbindingsmiddel beregnet på cellulose-anhydroglucosebasis omsættes med fibrene til dannelse af intrafiberbindinger, og at fibrene efter tørrings- og tværbindingstrinnene har en vandtilba-30 geholdelsesværdi på fra 28 til 45.

Fibrene tværbindes fortrinsvis i en stærkt snoet tilstand. Ifølge de mest foretrukne udførelsesformer kontaktes fibrene med tværbindingsmiddel og en katalysator i en 35 vandig opløsning, afvandes, adskilles mekanisk til i alt væsentligt individuel form, tørres og bringes til at DK 171858 B1 8 tværbinde under i alt væsentligt ikke-begrænsende forhold. Afvandingen, den mekaniske adskillelse og tørringen muliggør, at fibrene bliver stærkt snoede inden tværbindingen. Den snoede tilstand fikseres derpå i det mindste 5 delvis men ikke fuldstændigt som et resultat af tværbindingen. Alternativt kan cellulosefibre i individualiseret form tværbindes i en i alt væsentlig ikke-vandig tværbindingsopløsning, der indeholder et vandblandbart, polært fortyndingsmiddel, såsom eddikesyre, og en ikke-tilstrækkelig 10 mængde vand til at forårsage kvældning af fibrene til et omfang, der er større end det, der ville svare til et 30% vandindhold for ækvivalente fibre.

Ved den foreliggende opfindelse kan der anvendes cellulose-15 fibre af forskellig naturlig oprindelse. Fortrinsvis anvendes fibre fra nåletræsved, løvtræsved eller bomuld- bagasse, stikkelhår, hør og andre vedagtige fiberkilder og cellulosefiberkilder kan også anvendes som råmateriale ved 20 opfindelsen. Fibrene kan leveres i opslæmning, ikke tildannede i plader eller tildannede i plader. Fibre leveret som vådruller, tørruller eller i anden pladeform bringes fortrinsvis i en ikke pladetildannet form ved mekanisk disintegration af pladen, fortrinsvis før fibrene 25 kontaktes med tværbindingsmidlet. Fibrene bringes fortrinsvis også i en våd eller fugtig tilstand. Fibrene er mest fortrinsvis aldrig-tørrede fibre. I tilfælde med vådruller er det fordelagtigt at befugte fibrene før mekanisk disintegration for at formindske ødelæggelse af fibrene.

30

Den optimale fiberkilde, som anvendes i forbindelse med den foreliggende opfindelse, vil afhænge af den påtænkte, bestemte slutanvendelse. Generelt foretrækkes pulpfibre fremstillet ved kemiske forpulpningsmetoder. Fuldstændig 35 afblegede, delvis afblegede eller ikke-blegede fibre kan anvendes. Det kan ofte være ønskeligt at anvende bleget DK 171858 B1 9 pulp på grund af dens overlegne klarhed og forbrugerappeal. I en ny udførelsesform for opfindelsen, som beskrives herefter i større detaljer, afbleges fibrene delvis, tværbindes og afbleges derefter fuldstændig. For 5 produkter, såsom papirhåndklæder og absorberende puder til bleer, hygiejnebind, menstruationsbind og andre lignende absorberende papirprodukter er det specielt foretrukkent at anvende fibre fra sydlig nåletræsvedpulp på grund af deres gode absorbtionsegenskaber.

10

Tværbindingsmidler, som kan anvendes ved den foreliggende udvikling, er C2~Cg-dialdehyder såvel som syreanaloger af sådanne dialdehyder, hvor syreanalogen er afledt ved at erstatte den ene af dialdehydets aldehydgrupper med en 15 carboxylgruppe, samt oligomerer af sådanne dialdehyder og syreanaloger. Disse forbindelser er i stand til at reagere ' *' Λ 4 ^ « tf eller på tæt ved hinanden anbragte cellulosekæder i en enkelt fiber. En fagmand på tværbindingsmiddelområdet vil 20 indse, at de ovenfor beskrevne dialdehydtværbindingsmidler kan foreligge eller kan reagere i en række forskellige former, herunder syreanalogformen og oligomerformerne identificeret ovenfor. Det er hensigten, at alle sådanne former ligger inden for opfindelsens rækkevidde. Henvisning 25 til et bestemt tværbindingsmiddel refererer derfor herefter til dette bestemte tværbindingsmiddel såvel som andre former, der kan være til stede i en vandig opløsning. Specielle tværbindingsmidler, som er beregnet til brug ved den foreliggende opfindelse, er glutaraldehyd, glyoxal og 30 glyoxylsyre. Glutaraldehyd foretrækkes navnlig, eftersom det bibringer fibrene de højeste absorptionsniveauer og elasticitetsniveauer, det fornodes at være sikkert og ikke-irriterende for human hud, når det foreligger i en omsat, tværbunden tilstand, og det har tilvejebragt de mest 35 stabile tværbindinger. Monoaldehydforbindelser, som ikke BAD ORIGINAL jj^ DK 171858 Bl 10 har en yderligere carboxylsyregruppe, såsom acetaldehyd og furfural, har ikke vist sig at tilvejebringe absorberende strukturer med de ønskede niveauer af absorberende kapacitet, elasticitet og modtagelighed over for befugtning.

5

Det har uventet vist sig, at der kan opnås en bedre absorberende ydeevne hos puder ved tværbindingsniveauer, som er væsentligt lavere end de tværbindingsniveauer, der hidtil har været praktiseret. Almindeligvis opnås uventet 10 gode resultater for absorberende puder fremstillet ud fra individualiserede, tværbundne fibre, hvor mellem ca. 0,5 mol% og ca. 3,5 mol% tværbindingsmiddel, beregnet på cellulose-anhydroglucosemolbasis, er omsat med fibrene.

15 Tværbindingsmidlet kontaktes fortrinsvis med fibrene i et flydende medium under sådanne betingelser, at tværbindingsstrukturer. Imidlertid ligger også andre metoder til behandling med tværbindingsmiddel inklusiv påsprøjtning af 20 fibrene medens de findes i en individualiseret, dunet form, også inden for opfindelsens rækkevidde.

Almindeligvis vil fibrene også blive kontaktet med en hensigtsmæssig katalysator før tværbinding. Katalysatorty-25 pen, mængden og kontaktraetoden mellem katalysatoren og fibrene vil afhænge af den specielle tværbindingsmetode, der udføres. Disse variable vil blive omtalt mere detaljeret nedenfor.

30 Når fibrene er behandlet med tværbindingsmiddel og katalysatoren, bringes tværbindingsmidlet til at reagere med fibrene i stort set fravær af interfiberbindinger, det vil sige medens interfiberkontakt holdes på et lavt hyppighedsniveau i forhold til ikke-opdunede pulpfibre, eller fibrene 35 neddykkes i en opløsning, som ikke fremmer dannelsen af interfiberbindinger, navnlig hydrogenbinding. Dette re-

BAD ORIGINAL

DK 171858 B1 11 suiterer i dannelsen af tværbindinger, som er intrafiber af natur. Under disse betingelser reagerer tværbindingsmidlet til dannelse af tværbindinger mellem hydroxylgrupper på en enkelt cellulosekæde eller mellem hydroxylgrupper på i 5 nærheden af hinanden liggende cellulosekæder i en enkelt cellulosefiber.

Uden at opfindelsen ønskes begrænset af nogen teori, formodes det, at tværbindingsmidlet reagerer med hydroxyl-10 grupperne i cellulosen til dannelse af hemiacetal- og acetalbindinger. Dannelsen af acetalbindinger, der formodes at være de ønskelige bindingstyper, som tilvejebringer stabile tværbindinger, begunstiges under sure reaktionsbetingelser. Derfor er syrekatalyserede tværbindingsbe-15 tingelser meget foretrukne ved den foreliggende opfindelse.

dividualiseret, fibrøs form, kendt som ’'dun", før tværbindingsmidlet omsættes med fibrene. Mekanisk defi-20 brering kan udføres ved en række metoder, som er kendte på nuværende tidspunkt, eller som bliver kendt herefter. Mekanisk defibrering udføres fortrinsvis ved en metode, hvor knudedannelse og fiberødelæggelse gøres mindst mulig.

En type anordning, som har vist sig at være speciel brugbar 25 til defibrering af cellulosefibre, er den tretrinsop- duningsanordning, som er beskrevet i US patent nr. 3.987.9-68, udstedt til D.R. Moore og O.A. Shields, 26. oktober, 1976. Den opduningsanordning, der er beskrevet i US patent nr. 3.987.968 udsætter fugtige cellulosepulpfibre for en 30 kombination af mekanisk stød, mekanisk rystning, luftrystning og en begrænset mængde lufttørring for at skabe stort set knudefri dun. De individualiserede fibre er blevet bibragt en forøget grad af krølning og snoning i forhold til mængden af krølning og snoning, som naturligt er til 35 stede i sådanne fibre. Det antages, at denne yderligere krølning og snoning forøger den elastiske karakter hos DK 171858 B1 12 absorberende strukturer fremstillet ud fra de færdige, tværbundne fibre.

Defibrering af cellulosefibre kan også ske ved behandling 5 med en Waring-blender eller tangentiel kontaktning af fibrene med en roterende pladeraffinør eller trådbørste. Her rettes fortrinsvis en luftstrøm mod fibrene under en sådan defibrering for at hjælpe med til at separere fibrene i i det væsentlige individuel form.

10

Ligegyldig hvilken speciel mekanisk anordning, der anvendes til at frembringe det dunede materiale, behandles fibrene fortrinsvis mekanisk, medens de initielt indeholder mindst ca. 20% fugt og fortrinsvis mellem ca. 40% og ca. 60% fugt.

15

Mekanisk raffinering af fibre ved høj stoftæthed eller af fibrene krølning eller snoning i tilgift til den krølning eller snoning, der fremkommer som et resultat af mekanisk 20 defibrering.

Fibre fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse besidder fortrinlige kombinationer af stivhed og elasticitet, hvilket gør det muligt, at absorberende strukturer, 25 som er fremstillet ud fra fibrene, bevarer deres høje absorbtionsniveauer og udviser høje elasticitetsniveauer og en ekspansiv modtagelighed over for befugtning af en tør, komprimeret absorberende struktur. Ud over at de tværbundne fibre har tværbindingsniveauer inden for de angivne 30 områder, er fibrene karakteriseret ved at have vandtilbageholdelsesværdier på mellem 28 og 45 for traditionelle, kemisk forpulpede papirfremstillingsfibre. Vandtilbageholdelsesværdien for en bestemt fibertype korrelerer med tværbindingsniveauet og opsvulmningsgraden af fibrene på 35 tværbindings tidspunkt et. En fagmand vil vide, at jo mere opsvulmet en fiber er på tværbindingstidspunktet, des BAD ORIGINAL 0 DK 171858 B1 13 højere vil vandtilbageholdelsesværdien være for et bestemt tværbindingsniveau. Meget tværbundne fibre, såsom de der fremstilles ved de kendte tørtværbindingsmetoder, som er omtalt tidligere, har vist sig at have vandtilbageholdel-5 sesværdier på mindre end ca. 25 og almindeligvis mindre end ca. 20. Den bestemte tværbindingsmetode, som anvendes, vil selvfølgelig påvirke tværbundne fibres vandtilbageholdelsesværdi. Anvendelige tværbindingsmetoder inkluderer tørtværbindingsmetoder og tværbindingsmetoder i ikke-vandig 10 opløsning, som omtalt generelt under omtalen af den kendte teknik. Visse foretrukne tørtværbindingsmetoder og tværbindingsmetoder i ikke-vandig opløsning, som ligger inden for den foreliggende opfindelses rækkevidde, vil neden for blive diskuteret i større detaljer. Tværbindingsmetoder i 15 vandig opløsning, hvor opløsningen får fibrene til at blive meget opsvulmede, vil resultere i fibre med vandtilba- tilvejebringe utilstrækkelig stivhed og elasticitet til formålene ifølge den foreliggende opfindelse.

20

Idet der specifikt henvises til tørtværbindingsmetoder, kan individualiserede, tværbundne fibre fremstilles ved en sådan metode ved at tilvejebringe en mængde cellulosefibre, kontakte en opslæmning af fibrene med et ovenfor beskrevet 25 tværbindingsmiddel i den ovenfor beskrevne mængde, mekanisk separere fibrene, f.eks. ved defibrering, til stort set individuel form, og tørre fibrene og bringe tværbindingsmidlet til at reagere med fibrene i nærværelse af en katalysator til dannelse af tværbindinger, medens fibrene 30 holdes i en stort set individuel form. Defibreringstrinnet, bortset fra tørringstrinnet, antages at tilvejebringe yderligere krølning. Den efterfølgende tørring frembringer snoning af fibrene, idet snoningsgraden forøges af fiberens krøllede geometri. Det her anvendte udtryk "fiberkrølning" 35 refererer til en en geometrisk krumning af fiberen langs fiberens længdeakse. "Snoning" refererer til en rotation af DK 171858 B1 14 fiberen omkring det vinkelrette tværsnit af fiberens længdeakse. Eksempelvis og uden specifikt at begrænse opfindelsens rækkevidde er der blevet observeret individualiserede, tværbundne fibre inden for opfindelsens rækkevid-5 de med et gennemsnit på ca. 6 (seks) snoninger pr millimeter fiber.

Bevarelse af fibrene i en stort set individuel form under tørring og tværbinding tillader fibrene at sno sig under 10 tørring og derved blive tværbundet i en sådan snoet, krøllet tilstand. Tørring af fibre under sådanne betingelser, at fibrene kan sno sig og krølle, omtales som tørring af fibrene under stort set frie betingelser. På den anden side resulterer tørring af fibre i pladeform i tørrede 15 fibre, som ikke snoes og krølles, sådan som fibre tørret i stort set individualiseret form, da interfiberhydrogen- krølning af fiberen.

20 Der findes forskellige metoder, hvorved fibrene kan kontaktes med tværbindingsmidlet og katalysatoren. I én udførelsesform kontaktes fibrene med en opløsning, som i begyndelsen indeholder både tværbindingsmidlet og katalysatoren. I en anden udførelsesform kontaktes fibrene med en 25 vandig opløsning af tværbindingsmidlet og får lov til at blive gennemvædet, før katalysatoren tilsættes. Katalysatoren tilsættes derefter. I en tredie udførelsesform tilsættes tværbindingsmidlet og katalysatoren til en vandig opslæmning af cellulosefibrene. Ligegyldigt ved hvilken 30 bestemt metode fibrene kontaktes med tværbindingsmiddel og katalysator, blandes cellulosefibrene, tværbindingsmidlet og katalysatoren fortrinsvis, og/eller de får lov til at gennemvæde fibrene tilstrækkeligt til at sikre fuldstændig kontakt med og imprægnering af de individuelle fibre.

35 DK 171858 Bl 15

Alment kan et hvilket som helst stof, som katalyserer tværbindingsmekanismen, anvendes. Anvendelige katalysatorer inkluderer organiske syrer og syresalte. Specielt foretrukne katalysatorer er salte, såsom aluminium-, magnesium-5 , zink- og calciumsalte af chlorider, nitrater eller sulfater. Et specifikt eksempel på et foretrukkent salt er zinknitrathexahydrat. Andre katalysatorer inkluderer syrer, såsom svovlsyre, saltsyre og andre mineralske syrer eller organiske syrer. Den udvalgte katalysator kan anvendes som 10 det eneste katalyserende middel eller i kombination med en eller flere andre katalysatorer. Det formodes, at kombinationer af syresalte og organiske syrer som katalyserende midler tilvejebringer bedre tværbindingsreaktionseffektivitet. Uventede høje reaktionsafslutningsniveauer er blevet 15 observeret for katalysatorkombinationer af zinknitratsalte og organiske syrer, såsom citronsyre, og anvendelsen af til justering af fibrenes pH-værdi, medens de kontaktes med tværbindingsmidlet i opløsning, men anvendes fortrinsvis 20 ikke som den primære katalysator.

Den anvendte optimale mængde af tværbindingsmiddel og katalysator vil afhænge af det specielle tværbindingsmiddel, som anvendes, reaktionsbetingelserne og den 25 specielle, påtænkte produktanvendelse.

Den mængde katalysator, som fortrinsvis anvendes, afhænger selvfølgelig af den bestemte type og mængden af tværbindingsmiddel samt reaktionsbetingelserne, navnlig temperatur 30 og pH. Baseret på tekniske og økonomiske overvejelser foretrækkes almindeligvis katalysatorniveauer på mellem ca. 10 vægtprocent og ca. 60 vægtprocent baseret på vægten af tværbindingsmiddel sat til cellulosefibrene. I det tilfælde, hvor den anvendte katalysator er zinknitrathexa-35 hydrat og tværbindingsmidlet er glutaraldehyd foretrækkes eksempelvis et katalysatorniveau på ca. 30 vægtprocent BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 16 baseret på mængden af tilsat glutaraldehyd. Mest fortrinsvis tilsættes også som katalysator mellem ca. 5% og ca. 30% af en organisk syre, såsom citronsyre, baseret på vægten af glutaraldehyd. Det er ydermere ønskeligt at 5 indstille den vandige del af cellulosefiberopslæmningen eller tværbindingsmiddelopløsningen til en mål-pH-værdi på fra ca. 2 til ca. 5, mere fortrinsvis fra ca. 2,5 til ca. 3,5, under kontakttiden mellem tværbindingsmidlet og fibrene.

10

Cellulosefibrene bør almindeligvis afvandes og eventuelt tørres. De brugbare, optimale stoftætheder vil variere afhængigt af den anvendte type opduningsudstyr. I de foretrukne udførelsesformer afvandes cellulosefibrene, og 15 de tørres optimalt til en stoftæthed på fra ca. 30% til ca. 80%. Mere fortrinsvis afvandes fibrene og tørres til et fibrene til inden for disse foretrukne områder gør almindeligvis defibrering af fibrene til individualiseret form 20 lettere uden usædvanlig stor dannelse af knuder forbundet med højere fugtniveauer og uden høje fiberødelæggelsesniveauer forbundet med lavere fugtniveauer.

Eksempelvis kan afvanding udføres ved hjælp af metoder, 25 såsom mekanisk presning, centrifugering eller lufttørring af pulpen. Yderligere tørring udføres fortrinsvis ved sådanne metoder, der er kendte inden for fagområdet i form af lufttørring eller lyntørring under sådanne betingelser, at det ikke er nødvendigt at anvende høj temperatur i en 30 længere tidsperiode. En urimelig høj temperatur på dette trin i processen kan resultere i for tidlig initiering af tværbinding. Temperaturer på over ca. 160°C opretholdes fortrinsvis ikke i tidsperioder på over 23 sekunder. Mekanisk defibrering udføres som tidligere beskrevet.

35 DK 171858 B1 17

De defibrerede fibre opvarmes derefter til en hensigtsmæssig temperatur i en effektiv tidsperiode for at bringe tværbindingsmidlet til at hærde, dvs. reagere med cellulosefibrene. Tværbindingshastigheden og tværbindingsgraden 5 afhænger af fibrenes tørhed, temperatur, mængden samt typen af katalysator og tværbindingsmiddel og den metode, som er anvendt til opvarmning og/eller tørring af fibrene, medens tværbinding udføres. Tværbinding ved en bestemt temperatur vil ske med en højere hastighed for fibre med et bestemt 10 initielt fugtindhold, når tværbindingen ledsages af en kontinuerlig luft under tørring, end når den udsættes for tørring/opvarmning i en statisk ovn. En fagmand vil vide, at der eksisterer en række temperatur-tidsforhold for hærdning af tværbindingsmidlet. Traditionelle papirtørring- 15 stemperaturer (f.eks. fra 49°C til ca. 65°C) i perioder på fra ca. 30 minutter til 60 minutter, under statiske,

Cl L1L(U O 1CC1 XO JV\_ »_«.«·. w» _ ^ ^ ^ acceptable hærdningseffektiviteter for fibre med et fugtindhold på mindre end ca. 5%. En fagmand vil også vide, 20 at højere temperaturer og luftkonvektion nedsætter den tid, der er nødvendig til hærdning. Hærdningstemperaturer holdes imidlertid fortrinsvis på mindre end ca. 160°C, eftersom udsættelse af fibrene for så høje temperaturer over ca 160° C kan føre til gulning eller anden beskadigelse af fibrene.

25

Det maximale tværbindingsniveau vil blive opnået, når fibrene stort set er tørre (indeholder mindre end 5% fugt).

På grund af dette fravær af vand, tværbindes fibrene, medens de er i en ikke-opsvulmet, kollaberet tilstand. Som 30 følge heraf har de karakteristisk lave væsketilbageholdelsesværdier (FRV) i forhold til det område, der kan anvendes ved den foreliggende opfindelse. FRV-værdierne refererer til mængden af væske beregnet på tørfiberbasis, som forbliver absorberet af en prøve af fibre, der er blevet 35 gennemvædet og derefter centrifugeret fof_„at fjerne DK 171858 B1 18 interfibervæske. (FRV-værdien defineres yderligere og fremgangsmåden til bestemmelse af FRV omtales nedenfor) .

Den mængde væske, som de tværbundne fibre kan absorbere, er afhængig af deres evne til at svulme op ved mætning eller 5 med andre ord deres indre diameter eller volumen ved opsvulmning til et maximalt niveau. Dette afhænger igen af tværbindingsniveauet. Når intrafibertværbindingsniveauet for en bestemt fiber og en bestemt fremgangsmåde stiger, vil fiberens FRV-værdi falde, indtil fiberen slet ikke 10 svulmer op ved befugtning. FRV-værdien for en fiber er således strukturelt deskriptiv for fiberens fysiske tilstand ved mætning. Med mindre andet udtrykkeligt angives, angives FRV-resultaterne her udtrykt som fibrenes vandtilbageholdelsesværdi. Andre væsker, såsom saltvand og 15 syntetisk urin, kan også med fordel anvendes som et flydende medium til analyse. FRV-værdien for en bestemt stort set afhænger af tørring, således som ved den foreliggende fremgangsmåde, vil generelt primært afhænge af 20 tværbindingsmidlet og niveauet af tværbinding. Vandtilba geholdesværdierne for fibre tværbundet ved denne tørtværbindingsmetode ved tværbindingsmiddelniveauer, som er anvendelige ved den foreliggende opfindelse, er almindeligvis mindre end ca. 50, større end ca. 25 og ligger for-25 trinsvis mellem ca. 28 og ca. 45. Blegede SSK-fibre (SSK = Southern Softwood Kraft) med mellem ca. 0,5 mol% og ca. 2,5 mol% glutaraldehyd omsat herpå, beregnet på cellulose-anhydroglucosemolbasis, har vist sig at have vandtilbageholdelsesværdier, som ligger imellem ca. 40 og ca. 28.

30 Blegningsgraden og udførelsen af blegningstrinnene efter tværbinding har vist sig at påvirke vandtilbageholdelsesværdien. Denne effekt vil blive undersøgt i større detaljer nedenfor. Sydlandske nåletræskraftfibre (SSK-fibre) fremstillet ved kendte tørtværbindingsmetoder har højere 35 tværbindingsniveauer end her beskrevet og har vandtilbageholdelsesværdier på mindre end ca 25. Som tidligere bad original ^ DK 171858 Bl 19 omtalt er det observeret, at sådanne fibre er usædvanlig stive og udviser lavere absorberende evne end fibrene ifølge den foreliggende opfindelse.

5 En anden kategori af tværbindingsmetoder, som kan anvendes ved den foreliggende opfindelse, er hærdningstværbindings-metoder i ikke-vandig opløsning. De samme typer fibre, som kan anvendes ved tørtværbindingsmetoder, kan anvendes ved fremstillingen af i ikke-vandig opløsning tværbundne fibre -10 Fibrene behandles med en tilstrækkelig mængde tværbindingsmiddel, således at fra 0,5 mol% til 3,5 mol% tværbindingsmiddel derefter reagerer med fibrene, hvor niveauet af det omsatte tværbindingsmiddel er beregnet efter tværbindingsreaktionen, samt med en hensigtsmæssig katalysator.

15 Tværbindingsmidlet bringes til at reagere, medens fibrene er neddykket i en opløsning, der ikke inducerer nogen indeholde op til ca. 30% vand eller kan på anden måde opsvulmes i tværbindingsopløsningen til en grad, som er 2 0 ækvivalent med fibre, som har et ca. 30% fugtindhold. En sådan delvis opsvulmet fibergeometri har vist sig at tilvejebringe yderligere uventede fordele, hvilket vil blive diskuteret i større detaljer herefter. Tværbindingsopløsningen indeholder et ikke-vandigt, vand-blandbart, 25 polært fortyndingsmiddel, såsom eddikesyre, propionsyre eller acetone, men er ikke begrænset hertil. Foretrukne katalysatorer inkluderer mineralsyrer, såsom svovlsyre og halogensyrer, såsom saltsyre. Andre anvendelige katalysatorer inkluderer salte af mineralsyrer og halogensyrer, 30 organiske syrer og salte heraf. Tværbindingsopløsningssystemer, der kan anvendes som et tværbindingsmedium, inkluderer også de systemer, som er omtalt i US patent nr. 4.035.147, udstedt til S. Sangenis, G. Guiroy og J. Quere, 12. juli, 1977. Tværbindingsopløsningen kan indeholde noget 35 vand eller en anden fibersvulmningsvæske, men mængden af vand er fortrinsvis utilstrækkelig til at fremkalde et BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 20 opsvulnmingsniveau svarende til det pulpfibre med 70% stoftæthed (30% vandig fugtindhold) udsættes for. Ydermere foretrækkes et vandindhold i tværbindingsopløsningen på mindre end ca 10% af det totale opløsningsvolumen eksklusiv 5 fibrene. Vandniveauer i tværbindingsopløsningen på over denne mængde nedsætter tværbindingseffektiviteten og -hastigheden.

Fibrenes absorption af tværbindingsmidlet kan frembringes i 10 selve tværbindingsmiddelopløsningen eller i et behandlingstrin, som inkluderer mætning af fibrene med enten en vandig eller en ikke-vandig opløsning, som indeholder tværbindingsmidlet. Fibrene defibreres fortrinsvis mekanisk til individuel form. Denne mekaniske behandling kan udføres ved 15 hjælp af tidligere beskrevne metoder til opduning af fibre i forbindelse med den tidligere beskrevne tørtværbindings-

Ved fremstillingen af dunmaterialet er det specielt 20 foretrukkent at inkludere en mekanisk behandling, som får de fugtige cellulosefibre til at antage en krøllet eller snoet tilstand i en grad, der ligger over krølnings- eller snoningsomfanget, om nogen, i fibrenes naturlige tilstand. Dette kan opnås ved initielt at tilvejebringe fibre til 25 opduning, som foreligger i en fugtig tilstand, udsætte fibrene for en mekanisk behandling, såsom de tidligere beskrevne metoder til defibrering af fibrene til stort set individuel form, og i det mindste delvis tørre fibrene.

30 De relative omfang af krølning og snoning, som bibringes fibrene, er delvis afhængig af fibrenes fugtindhold. Uden at begrænse opfindelsens rækkevidde antages det, at fibrene snoes naturligt ved tørring under betingelser, hvor fiber-til-fiber-kontakten er lav, dvs. når fibrene er i en 35 individualiseret form. Initiel mekanisk bearbejdning af fugtige fibre får også fibrene til at blive krøllet. Når DK 171858 B1 21 fibrene derefter tørres eller delvis tørres under i det væsentlige frie betingelser, bliver de snoet, idet snoningsgraden forøges af det yderligere krølningsomfang, der er tilvejebragt mekanisk. Defibreringsopduningstrinnene 5 udføres fortrinsvis på fugtig pulp med stor stoftæthed eller pulp, som er blevet afvandet til fibertæthed på fra ca 45% til ca. 55% (bestemt forud for påbegyndelse af defibrering).

10 Efter defibrering bør fibrene tørres til mellem 0% og ca.

30% fugtindhold, før de bliver kontaktet med tværbindingsopløsningen, hvis ikke defibreringstrinnet allerede har tilvejebragt fibre med et fugtindhold inden for dette område. Tørringstrinnet bør udføres, medens fibrene er 15 under stort set frie betingelser. Det vil sige, at fiber-til-fiber-kontakt bør gøres så lille som mulig, således at hæmmes. Både lufttørring og lyntørringsmetoder er egnede til dette formål.

20

De individualiserede fibre kontaktes derefter med en tværbindingsopløsning, som indeholder en vandublandbar, ikke- vandig fortynder, et tværbindingsmiddel og en katalysator. Tværbindingsopløsningen kan indeholde en begrænset mængde 25 vand. Vandindholdet i tværbindingsopløsningen bør være mindre end ca. 18% og fortrinsvis mindre end ca. 9%.

De anvendte mængder af tværbindingsmiddel og syrekatalysator vil afhænge af sådanne reaktionsbetingelser som 30 stoftæthed, temperatur, vandindhold i tværbindingsopløsningen og fibrene, typen af tværbindingsmiddel og fortynder i tværbindingsopløsningen samt hvor stor tværbinding, der ønskes. Den anvendte mængde tværbindingsmiddel ligger fortrinsvis i området fra ca. 0,2 vægtprocent til 35 ca. 10 vægtprocent (baseret på den totale fiberfrie vægt af tværbindingsopløsningen) . Det foretrukne syrekatalysa- BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 22 torindhold er yderligere afhængig af surhedsgraden af katalysatoren i tværbindingsopløsningen. Der kan generelt opnås gode resultater med et katalysatorindhold, inklusiv saltsyre, på mellem ca. 0,3 vægtprocent og ca. 5 vægtpro-5 cent (på basis af vægten af den fiberfrie tværbindingsopløsning) i tværbindingsopløsninger, som indeholder eddikesyre som fortyndingsmiddel, foretrukne niveauer af glu-taraldehyd og en begrænset mængde vand. Opslæmninger af fibre og tværbindingsopløsning med en fibertæthed på mindre 10 end ca. 10 vægtprocent foretrækkes til tværbinding sammen med de oven for beskrevne tværbindingsopløsninger.

Tværbindingsreaktionen kan udføres ved omgivelsestemperatur eller for accelererede hastigheder ved hævet temperatur, 15 fortrinsvis mindre end ca. 40°C.

kontaktes med tværbindingsopløsningen og tværbindes heri. I én udførelsesform kontaktes fibrene med opløsningen, som 20 initielt indeholder både tværbindingsmidlet og syrekatalysatoren. Fibrene får lov til at gennemvæde i tværbindingsopløsningen, i løbet af hvilken tidsperiode tværbinding finder sted. I en anden udførelsesform kontaktes fibrene med fortynderen og får lov til at gennemvæde forud for 25 tilsætning af syrekatalysatoren. Derefter tilsættes syrekatalysatoren, hvorpå tværbinding begynder. Andre metoder ud over de beskrevne vil være nærliggende for en fagmand og har til hensigt at ligge inden for opfindelsens rækkevidde.

30

Tværbindingsmidlet og de betingelser, ved hvilken tværbinding udføres, vælges således, at intrafibertværbindingen lettes. Det er således fordelagtigt, at tværbindingsreaktionen finder sted i væsentlig udstrækning efter at 35 tværbindingsmidlet har haft tilstrækkelig tid til at trænge BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 23 ind i fibrene. Reaktionsbetingelserne vælges fortrinsvis således, at man undgår øjeblikkelig tværbinding, med mindre tværbindingsmidlet allerede er trængt ind i fibrene. Der foretrækkes reaktionsperioder, hvor tværbindingen stort set 5 er afsluttet i løbet af en periode på ca. 30 minutter. Længere reaktionsperioder fornodes at give minimale marginale fordele med hensyn til fiberfunktion.

Der er også tænkt på kun delvis hærdning i opløsning og 10 efterfølgende fuldstændig tværbindingsreaktion senere i fremgangsmåden ved tørrings- og opvarmningsbehandlinger.

Efter tværbindingstrinnet drænes og vaskes fibrene. Fortrinsvis tilsættes en tilstrækkelig mængde af en basisk 15 substans, såsom kautisk soda, i vasketrinnet for at neutralisere enhver syre, som er tilbage i pulpen. Efter dig. Fibrene udsættes fortrinsvis for et andet defi- breringstrin, som får de tværbundne fibre til at krølle, 20 f.eks. opduning ved defibrering, mellem trinnet til fjernelse af væske og tørringstrinnet. Ved tørring tilvej ebringer fibrenes krøllede tilstand yderligere snoning som tidligere beskrevet i forbindelse med krølningsbehandlingen forud for kontakt med tværbindingsopløsningen.

25 Det samme apparatur og de samme fremgangsmåder til in- ducering af snoning og krølning, som er beskrevet i forbindelse med det første mekaniske defibreringstrin, kan anvendes ved dette andet mekaniske defibreringstrin. Det her anvendte udtryk "defibrering" refererer til en hvilken 30 som helst af de fremgangsmåder, som kan anvendes til mekanisk at separere fibrene i stort set individuel form, selv om fibrene måske allerede foreligger i en sådan form. "Defibrering" refererer derfor til et trin med mekanisk behandling af fibrene i enten individuel form eller i mere 35 kompakt form til et mekanisk behandlingstrin, som a) vil separere fibrene i stort set individuel form, hvis de da DK 171858 B1 24 ikke allerede forefindes i en sådan form, og b) tilvejebringer krølning og snoning i fibrene ved tørring.

Denne anden defibreringsbehandling, efter at fibrene er 5 blevet tværbundne, har vist sig at forøge den snoede, krøllede karakter af pulpen. Denne forøgede snoede, krøllede konfiguration af fibrene fører til forøget elasticitet og modtagelighed over for befugtning i absorberende strukturer. Der kan udføres en anden defibrerings-10 behandling på en hvilken som helst af de her beskrevne tværbundne fibre, som findes i en fugtig tilstand. Det er imidlertid en speciel fordel ved tværbindingsmetoden i ikke-vandig opløsning, at et andet defibreringstrin er muligt, uden at det er nødvendigt med et yderligere 15 tørringstrin. Dette skyldes den kendsgerning, at den opløs ning, i hvilken fibrene tværbindes, holder fibrene bøjelige antage en uønsket meget opsvulmet tilstand.

20 Det har ydermere uventet vist sig, at der kan opnås en øget ekspansionsgrad for den absorberende struktur efter befugtning af komprimerede puder med strukturer fremstillet ud fra fibre, som er blevet tværbundne, medens de foreligger i en tilstand, som er snoet, men delvis opsvulmet, i 25 forhold til strukturer fremstillet af fibre, som er blevet grundigt tørret for vand forud for tværbinding.

De forbedrede resultater opnås med individualiserede, tværbundne fibre, som er blevet tværbundne under betingelser, 30 hvor fibrene er tørret til mellem ca. 18% og ca. 30% vandindhold før kontakt med tværbindingsopløsningen. I det tilfælde, hvor en fiber tørres fuldstændigt, før den kontaktes med tværbindingsopløsningen foreligger den i en ikke-opsvulmet, kollaberet tilstand. Fiberen bliver ikke 35 opsvulmet ved kontakt med tværbindingsopløsningen på grund af det lave vandindhold i opløsningen. Som diskuteret DK 171858 B1 25 ovenfor er et kritisk aspekt ved tværbindingsopløsningen, at den ikke fremkalder nogen væsentlig opsvulmning af fibrene. Når fortynderen i tværbindingsopløsningen absorberes af en allerede opsvulmet fiber, bliver fiberen 5 imidlertid faktisk "tørret" for vand, men fiberen bevarer den tidligere eksisterende delvise opsvulmede tilstand.

For at beskrive den grad, til hvilken fibrene er opsvulmet, er det igen nyttigt at referere til væsketilbageholdelses-10 værdien (FRV) for en fiber efter tværbinding. Fibre, som har højere FRV-værdier svarer til fibre, som er blevet tværbundne, medens de findes i en mere opsvulmet tilstand i forhold til fibre, som er tværbundne, medens de findes i en mindre opsvulmet tilstand, når alle andre faktorer er ens.

15 Uden at begrænse opfindelsens rækkevidde antages det, at delvis opsvulmede, tværbundne fibre med forhøjede FRV- befugtning end fibre, som er blevet tværbundne, medens de findes i en ikke-opsvulmet tilstand. Fibre med denne 20 forøgelse af vådelasticitet og modtagelighed overfor befugtning er lettere i stand til at ekspandere eller sno sig op, når de befugtes i et forsøg på at vende tilbage til deres naturlige tilstand. På grund af den stivhed, som tilvejebringes ved tværbinding, er fibrene dog stadig i 25 stand til at bibringe en mættet pude fremstillet ud fra fibrene den strukturelle støtte. Numeriske FRV-resultater, som beskrives her i forbindelse med delvis opsvulmede, tværbundne fibre, er vandtilbageholdelsesværdier. Når vandtilbageholdelsesværdierne stiger til over ca. 60, bliver 30 fibrenes stivhed utilstrækkelig til tilvejebringelse af vådelasticiteten og reaktionsmodstand ved befugtning, som er ønsket for at bære en mættet, absorberende struktur.

Ved en alternativ kendt fremgangsmåde til tværbinding af 35 fibrene i opløsning gennemvasdes fibrene først i en vandig opløsning eller en anden fiberopsvulmningsopløsning, væsken DK 171858 B1 26 fjernes, fibrene tørres til et ønsket niveau og neddykkes efterfølgende i en vandblandbar tværbindingsopløsning, som indeholder en katalysator og et tværbindingsmiddel, som tidligere beskrevet. Fibrene bliver fortrinsvis mekanisk 5 defibreret i dunform efter fjernelse af væske og forud for yderligere tørring for at opnå fordelene med forøget snoning og krølning, som tidligere beskrevet. Mekanisk defibrering udført efter at fibrene er blevet kontaktet med tværbindingsopløsningen er mindre ønskelig, eftersom en 10 sådan defibrering vil forflygtige opløsningsmidlet, hvilket således muligvis vil føre til atmosfærisk forurening eller høje investeringer til luftbehandling på grund af tværbindingsmidlet .

15 I en modifikation af den umiddelbart ovenfor beskrevne fremgangsmåde defibreres fibrene, og de forgennemvædes let og et fiberopsvulmende fortyndingsmiddel, fortrinsvis vand. Koncentrationen af tværbindingsmidlet er tilstrække-20 lig høj til at hæmme vandinduceret opsvulmning af fibrene. Vandige opløsninger med 50 vægtprocent af tværbindingsmidlerne ifølge den foreliggende opfindelse, fortrinsvis glutaraldehyd, har vist sig at være brugbare opløsninger til forgennemvædning af fibrene. Væsken fjernes fra de 25 forgennemvædede fibre, og fibrene neddykkes i en tværbindingsopløsning, som indeholder en vandblandbar, polær fortynder, en katalysator og en begrænset mængde vand, og fibrene tværbindes som tidligere beskrevet. Som ligeledes beskrevet ovenfor kan væsken fjernes fra de tværbundne 30 fibre, og de kan derefter udsættes for et andet mekanisk defibreringstrin forud for yderligere bearbejdning til en plade eller en absorberende struktur.

Forgennemvædning af fibrene med tværbindingsmiddel i en 35 vandig opløsning forud for, at tværbindingsmidlet bringes til at reagere, tilvejebringer uventet høj absorberende DK 171858 B1 27 evne hos absorberende puder fremstillet ud fra de tværbund-ne fibre i forhold til puder fremstillet ud fra tværbundne fibre ved de kendte hærdningsmetoder i ikke-vandig opløsning, hvor fibrene ikke blev forgennemvædet med en 5 opløsning, som indeholdt tværbindingsmidlet.

De tværbundne fibre, der fremstilles som et resultat af de foranstående tørtværbindingsmetoder og tværbinding i ikke-vandig opløsning, er produktet ifølge den foreliggende 10 opfindelse. De tværbundne fibre ifølge den foreliggende opfindelse kan anvendes direkte til fremstilling af luftlagte, absorberende kerner. Ydermere kan de tværbundne fibre på grund af deres stivhed og elastiske karakter vådlægges til en ikke-komprimeret, lawægtfyldig plade, 15 som, når den efterfølgende tørres, direkte kan bruges som en absorberende kerne uden yderligere mekanisk bearbejd- komprimerede pulpplader til salg eller transport til fjerne steder.

20 Når de invidualiserede, tværbundne fibre er fremstillet, kan de luftlægges og direkte formes til absorberende strukturer, eller de kan vådlægges og formes til absorberende strukturer eller komprimerede pulpplader. Fibrene 25 ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringer en række væsentlige funktionsfordele. Det er imidlertid vanskeligt at forme sådanne fibre til en glat, vådlagt plade ved hjælp af traditionelle vådpladeformningsmetoder. Dette skyldes, at individualiserede, tværbundne fibre hurtigt flokkulerer, 30 når de er i opløsning. En sådan flokkulering kan finde sted både i forrådsbeholderen og ved aflejring på den småhullede formningswire. Forsøg på at pladeforme individualiserede, tværbundne fibre ved hjælp af traditionelle pulpplade-formningsmetoder har vist sig at resultere i dannelsen af 35 en flerhed af klumper af flokkulerede fibre. Dette skyldes fibrenes stive, snoede karakter, et lavt niveau af fiber- DK 171858 B1 28 til-fiber-binding og en høj dræningsevne hos fibrene, når de er af lej ret på et pladeforinningsnet. Det er derfor et væsentligt kommercielt anliggende, at der tilvejebringes en brugbar fremgangsmåde til pladeformgivning af individuali-5 serede, tværbundne fibre, hvorved der kan fremstilles vådlagte absorberende strukturer og komprimerede pulpplader til transport og efterfølgende defibrering.

Individualiserede, tværbundne fibre ifølge den foreliggende 10 opfindelse, som har tendens til at flokkulere i opløsningen, kan formes til plader ved en fremgangsmåde, ved hvilken individualiserede, tværbundne fibre indledningsvis aflej res fra en opslæmning på en med huller forsynet formningswire, såsom en Fourdrinier-wire, på en måde, der 15 svarer til sædvanlig arkdannelsesproces ud fra pulp.

natur aflej res disse fibre imidlertid på formgivningsnettet i en flerhed af klumper af fibre. Mindst én strøm af væske, 20 fortrinsvis vand, rettes mod de aflej rede, klumpede fibre. Fortrinsvis rettes en serie af brusere mod fibrene, der er aflej ret på formgivningsnettet, hvor på hinanden følgende brusere har faldende geometriske strømhastigheder. Bruserne skal have en tiistækkelig hastighed, således at væskeslaget 25 mod fibrene hæmmer dannelsen af flokkulationer af fibrene, og således at flokkulationer af fibre, hvor de allerede er dannet, dispergeres. Fiberaflejringstrinnet udføres fortrinsvis med en cylindrisk skærm, såsom en Dandy-valse, eller med et andet apparatur, som har en analog funktion, 30 som er kendt eller vil blive kendt inden for fagområdet. Når den fibrøse plade er blevet lagt, kan pladen derefter tørres og eventuelt komprimeres efter ønske. Afstanden mellem bruserne vil variere afhængig af den bestemte fiberflokkuleringshastighed, formgivningsnettets linie-35 hastighed, dræningen gennem formgivningsnettet, antallet af brusere og hastigheden af strømmen gennem bruserne.

DK 171858 B1 29

Bruserne er fortrinsvis anbragt tilstrækkelig tæt sammen til at væsentlige niveauer af flokkulering ikke finder sted.

5 Ud over at hæmme dannelsen af flokkuleringer og dispergere flokkulering af fibrene, kompenserer den væske, som bruses på fibrene, også for den ekstremt hurtige dræning af individualiserede, tværbundne fibre, ved at tilvejebringe yderligere flydende medium, i hvilket fibrene kan dis-10 pergeres til efterfølgende pladedannelse. Flerheden af brusere med faldende volumetriske strømhastigheder letter en systematisk nettoforøgelse af opslæmningstæthed, medens der tilvejebringes en repetitiv dispergerende og hæmmende virkning på flokkuleringer af fibrene. Dette resulterer i 15 dannelsen af en relativ glat og jævn aflejring af fibrene, som øjeblikkelig, dvs før genflokkulering, formes i presse fibrene mod den småhullede wire.

20 I forhold til pulpplader fremstillet ud fra traditionelle, ikke-tværbundne cellulosefibre er pulppladerne fremstillet ud fra de tværbundne fibre ifølge den foreliggende opfindelse vanskelige at komprimere til traditionelle pulppladers tætheder. Det kan derfor være ønskeligt at 25 kombinere tværbundne fibre med ikke-tværbundne fibre, såsom de fibre, der traditionelt anvendes ved fremstilling af absorberende kerner. Pulpplader, som indeholder stivede, tværbundne fibre indeholder fortrinsvis fra ca. 5% til 90% ikke-tværbundne cellulosefibre baseret på den totale 30 tørvægt af pladen blandet med de individualiserede, tværbundne fibre. Det foretrækkes navnlig at inkludere fra ca. 5% til ca. 30% af meget raffinerede, ikke-tværbundne cellulosefibre, baseret på den totale tørvægt af pladen. Sådanne stærkt reffinerede fibre er reffineret eller 35 formalet til en formalningsgrad på mindre end ca. 300 milliliter CSF, fortrinsvis mindre end 100 milliliter CSF.

BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 30

De ikke-tværbundne fibre blandes fortrinsvis med en vandig opslæmning af de individualiserede, tværbundne fibre. Denne blanding kan derefter formes til en komprimeret pulpplade til efterfølgende defibrering og formgivning til absorbe-5 rende puder. Inkorporeringen af de ikke-tværbundne fibre letter komprimeringen af pulppladen til en komprimeret form, medens de bibringer et overraskende lille tab med hensyn til absorptionsevne i den derefter formede absorberende pude. De ikke-tværbundne fibre forøger yderligere 10 brudstyrken af pulppladen og absorberende puder fremstillet enten ud fra pulppladen eller direkte fra blandingen af de tværbundne og de ikke-tværbundne fibre. Ligegyldig om blandingen af de tværbundne og de ikke-tværbundne fibre først formes til en pulpplade og derefter formes til en 15 absorberende pude eller formes direkte til en absorberende pude, kan den absorberende pude enten luftlægges eller

Plader eller baner fremstillet ud fra individualiserede, 20 tværbundne fibre, eller fra blandinger, som også indeholder ikke-tværbundne fibre, vil fortrinsvis have gramvægte på 2 mindre end ca. 800 gram/m og tætheder på mindre end ca.

3 0,60 gram/cm . Der tænkes her navnlig på vådlagte plader 2 2 med gramvægte på mellem 300 gram/ m og ca. 600 gram/m og 3 3 25 tætheder på mellem 0,15 gram/cm og ca. 0,30 gram/cm til direkte anvendelse som absorberende kerner i engangsartikler. såsom bleer, tamponer og andre menstruationsprodukter. Strukturer, som har gramvægte og tætheder, der er højere end disse niveauer, formodes at være mest brugbare 30 til efterfølgende findeling og luftlægning eller vådlægning til dannelse af en struktur med en lavere tæthed og gramvægt, som er mere anvendelig til absorberende formål. Sådanne strukturer med højere gramvægt og tæthed udviser også overraskende høj absorptionsevne og modtagelighed DK 171858 B1 31 overfor befugtning. Andre anvendelser, der er tænkt på for fibrene ifølge den foreliggende opfindelse, inkluderer servietter med tætheder, som kan være mindre end 0,10 gram/ cm3.

5

For produktanvendelser, hvor de tværbundne fibre anbringes op mod en persons hud eller i nærheden af huden, er det ønskeligt at behandle fibrene yderligere for at fjerne overskydende, ikke-omsat tværbindingsmiddel. Niveauet af 10 ikke-omsat tværbindingsmiddel reduceres fortrinsvis til mindst under ca. 0,03%, baseret på tørvægten af cellulosefibrene. En serie behandlinger, der med held kan fjerne overskydende tværbindingsmiddel, omfatter i rækkefølge, vask af de tværbundne fibre, gennemvædning af fibrene i 15 vandig opløsning i en væsentlig tidsperiode, sigtning af fibrene, afvanding af fibrene, f.eks. ved centrifugering,

- ’ ..... L

defibrering af de afvandede fibre, som tidligere beskrevet og lufttørring af fibrene. Denne fremgangsmåde har vist sig 20 at nedsætte restindholdet af frit tværbindingsmiddel til mellem ca. 0,01% og ca. 0,15%.

Ved en anden fremgangsmåde til nedsættelse af restindholdet af tværbindingsmiddel fjernes det let ekstraherbare 25 tværbindingsmiddel ved alkalisk vask. Alkalinitet kan opnås med basiske forbindelser, såsom natriumhydroxid, eller alternativt i form af oxyderende midler, såsom de kemikalier, der almindeligvis anvendes som blegemidler, f.eks. natriumhypochlorit, og aminholdige forbindelser, f.eks. am-30 moniumhydroxid, som hydrolyserer hemiacetalbindinger til dannelse af Schiff'ske baser. pH-Værdien holdes fortrinsvis på et niveau på mindst ca. 7, og mere fortrinsvis mindst ca. 9, til undgåelse af tilbageomdannelse af acetaltværbin-dingen. Det foretrækkes at inducere nedbrydning af hemiace-35 talbindinger, medens man er neutral over for acetalbindin- BAD ORIGINAL } DK 171858 B1 32 ger. Derfor foretrækkes de ekstraktionsmidler, som fungerer ved meget alkaliske betingelser. Enkelte vaskebehandlinger med 0,01N og 0,1N ammoniumhydroxid fandtes at nedsætte restindholdet til fra ca. 0, 0008% til ca. 0,0023% for 5 gennemvædningsperioder fra 30 minutter til 2 timer. Det antages, at man opnår minimale yderligere fordele ved gennemvædningstider på over ca. 30 minutter og for ammo-niumhydroxidkoncentrationer på over ca. 0,01N.

10 Både enkelttrinsoxidation og oxidation med multiple trin fandtes at være effektive metoder til ekstraktion af restindholdet af tværbindingsmidlet. Enkelttrinsvask med fra 0,1% disponibelt chlor til ca. 0,8% disponibelt chlor, baseret på tørvægten af fibrene, tilført i form af natrium-15 hypochlorit blev observeret at nedsætte restindholdet af tværbindingsmiddel til fra ca. 0,0015% til ca. 0,0025%.

Ved en ny fremgangsmåde til fremstilling af tværbundne, individualiserede fibre, udsættes fiberkilden for en 20 traditionel flertrinsblegningssekvens, men midt i sekvensen afbrydes blegningsprocessen, og fibrene tværbindes i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse. Efter hærdning færdiggøres den resterende del af blegningssekvensen. Det har vist sig, at acceptable lave tværbin-25 dingsmiddelrestniveauer på mindre end ca. 0, 006% kan opnås på denne måde. Denne metode antages at inkorporere den foretrukne måde til fremstilling af tværbundne fibre, eftersom udgifterne og behandlingsbesværet med yderligere vaske- og ekstraktionsudstyr og yderligere behandlingstrin 30 undgås på grund af foreningen af blegningstrinnet og nedsættelse af restindholdet. De praktiserede blegningssekvenser og afbrydningspunktet i sekvenserne for tværbinding kan variere meget, hvilket vil være indlysende for en fagmand. Flertrinsblegningssekvenser, hvor DEP*- eller 35 DEH*-trin efterfølger tværbinding har vist sig at tilvejebringe ønskelige resultater. (*D - chlordioxid, E - DK 171858 B1 33 kaustisk ekstraktion, P - peroxid, H - natriumhypochlorit). Blegningssekvenstrinnene efter tværbinding er fortrinsvis alkaliske behandlinger udført ved pH-værdier på over ca. 7 og mere fortrinsvis over ca. 9.

5

Ud over at tilvejebringe effektiv nedsættelse af restindholdet af tværbindingsmiddel har alkaliske behandlinger efter tværbinding vist sig at lette udviklingen af fibre med højere FRV-værdi (væsketilbageholdelsesværdi) for 10 ækvivalente tværbindingsniveauer. Fibrene med højere FRV-værdier har lavere tørelasticitet, dvs. de er lettere at komprimere, medens de findes i en tør tilstand, medens de stort set bevarer den samme vådelasticitet og fugtmodtagelighed som de ellers ækvivalente fibre, der er tværbundet 15 efter afslutning af blegning. Dette var navnlig over raskende i betragtning af, at højere FRV-værdier hidtil har

De her beskrevne tværbundne fibre er brugbare til en lang 20 række absorberende genstande inklusiv men ikke begrænset til servietter, engangsbleer, menstruationsbind, hygiejnebind, tamponer og bandager, hvor hver af disse artikler har en absorberende struktur, som indeholder de her beskrevne individualiserede, tværbundne fibre. F.eks. tænkes der 25 specielt på en engangsble eller en lignende artikel med en væskegennemtrængelig topplade, en væskeugennemtrængelig bagbeklædning forbundet til toppladen og en absorberende struktur, som indeholder individualiserede, tværbundne fibre. Sådanne artikler beskrives alment i US patent nr.

30 3.860.003, udstedt til Kenneth B. Bueli, 14. januar, 1975.

Det har vist sig, at de tværbundne fibre ifølge den foreliggende opfindelse kan anvendes til fremstilling af absorberende kerner med væsentlig bedre væskeabsorberende 35 egenskaber inklusiv men ikke begrænset til absorptionskapacitet og vægefunktion i forhold til absorberende kerner DK 171858 B1 34 med ækvivalent densitet fremstillet ud fra traditionelle, ikke-tværbundne fibre eller kendte tværbundne fibre. Ydermere kan disse forbedrede absorptionsevner opnås sammen med forøgede vådelasticitetsniveauer. Til absorberende 5 kerner med densiteter på fra ca. 0,06 gram/cm til ca. 0,15 gram/cm , som bevarer stort set konstant volumen ved befugtning, foretrækkes det navnlig at anvende tværbundne fibre med tværbindingsniveauer på fra ca. 2,0 mol% til ca.

2,5 mol% tværbindingsmiddel, baseret på tør cellulosean-10 hydroglucosemolbasis. Absorberende kerner fremstillet ud fra sådanne fibre har en ønskelig kombination af strukturel integritet, dvs. bestandighed mod komprimering, og vådelasticitet. Udtrykket vådelasticitet i denne sammenhæng refererer til en fugtig pudes evne til at springe tilbage 15 mod dens oprindelige form og volumen efter udsættelse for ssTnTTuannrpRRPnHp kr*»ftpr nrr onhævelse heraf. Sammenlianet med kerner fremstillet ua rra uoenanaieae rxore og jcenate tværbundne fibre, vil de absorberende kerner fremstillet ud fra fibrene ifølge den foreliggende opfindelse genvinde en 20 væsentlig højere del af deres oprindelige volumen efter ophævelse af sammenpressende kræfter i våd tilstand.

De individualiserede, tværbundne fibre kan formes til enten en luftlagt eller en vådlagt (og efterfølgende tørret) 25 absorberende kerne, som komprimeres til en densitet i tør tilstand, som er mindre end pudens densitet i våd ligevægt. Densiteten i våd ligevægt er densiteten af puden, beregnet på basis af en tør fiber, når puden er helt mættet med væske. Når fibrene formes til en absorberende kerne med en 30 densitet i tør tilstand, som er mindre end densiteten i våd ligevægt, vil kernen ved befugtning til mætning kollabere til densiteten ved våd ligevægt. Når fibrene alternativt formes til en absorberende kerne med en densitet i tør tilstand, som er større end densiteten i våd ligevægt, vil 35 kerne ved befugtning til mætning ekspandere til densiteten BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 35 ved den våde ligevægt. Puder fremstillet ud fra fibre ifølge den foreliggende opfindelse har i våd ligevægt densiteter, som er væsentlig lavere end puder fremstillet ud fra traditionelle, opdunede fibre. Fibrene ifølge den 5 foreliggende opfindelse kan komprimeres til en højere densitet end densiteten i våd ligevægt til frembringelse af en tynd pude, som ved befugtning vil ekspandere, hvorved den absorberende kapacitet forøges i en grad, som er væsentlig større end den, der opnås med ikke-tværbundne 10 fibre.

Specielt stor absorbtionsevne, vådelasticitet og modtagelighed overfor befugtning kan opnås med tværbindingsniveauer på mellem ca. 0,75 mol% og ca. 1,25 mol%, baseret 15 på tør cellulosemolbasis. Sådanne fibre formes fortrinsvis til absorberende kerner med densiteter i tør tilstand, som kerner sammenpresses fortrinsvis til densiteter på mellem ca. 0,12 gram/cm3 og ca. 0,60 gram/cm3, hvor den tilsva-20 rende densitet ved våd ligevægt er mindre end densiteten af den tørre, sammenpressede pude. De absorberende kerner sammenpresses også fortrinsvis til en densitet på fra ca.

0,12 gram/cm3 til ca. 0,40 gram/cm3, hvor de tilsvarende densiteter ved våd ligevægt ligger mellem ca. 0,08 gram/cm3 25 og ca. 0,12 gram/cm3 og er mindre end densiteterne af de tørre, sammenpressede kerner. I forhold til tværbundne fibre med tværbindingsniveauer på mellem 2,0 mol% og ca.

2,5 mol% er de førstnævnte fibre mindre stive, hvilket gør dem mere egnede til sammenpresning til det højere densi-30 tetsområde. De førstnævnte fibre har også større modtagelighed over for befugtning, idet de ved befugtning springer op med en større hastighed og i en større udstrækning end fibre med tværbindingsniveauer mellem 2,0 mol% og 2,5 mol%, de har en større vådelasticitet og bevarer næsten lige så BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 36 meget absorberende kapacitet. Det skal imidlertid bemærkes, at absorberende strukturer inden for det højere densitetsområde kan fremstilles ud fra tværbundne fibre inden for det højere tværbindingsniveauområde, ligesom absorberende 5 strukturer med lavere densitet kan fremstilles ud fra tværbundne fibre med lavere tværbindingsniveauer. Forbedret funktion i forhold til kendte, individualiserede, tværbundne fibre opnås for alle sådanne strukturer.

10 Skønt ovennævnte diskussion involverer foretrukne udførelsesformer for højvægtfyldige og lavvægtfyldige absorberende strukturer skal det forstås, at en række kombinationer af densiteter for absorberende strukturer og tværbindingsmiddelniveauer mellem de her omtalte områder 15 vil tilvejebringe bedre absorptionsegenskaber og integritet af den absorberende struktur i forhold til traditionelle sigten, at sådanne udførelsesformer ligger inden for opfindelsens rækkevidde.

20

Fremgangsmåde til bestemmelse af væsketilbageholdelsesværdien

Nedenstående procedure blev anvendt til at bestemme væske-25 eller vandtilbageholdelsesværdien for cellulosefibre.

En prøve på fra ca. 0,3 gram til ca. 0,4 gram fibre blev gennemvædet i en tildækket beholder med ca. 100 milliliter destilleret eller deioniseret vand ved stuetemperatur i fra 30 ca. 15 til ca. 20 timer. De gennemvædede fibre blev opsamlet på et filter og overført til en 80 mesh wirekurv anbragt ca. 3,8 cm over bunden af et centrifugerør, hvor bunden er en 60 mesh sigte. Centrifugerøret blev dækket med et plastdække, og prøven blev centrifugeret ved en relativ 35 centrifugeringskraft på fra 1.500 til 1.700 g i fra 19 til 21 minutter. De centrifugerede fibre blev derefter fjernet DK 171858 B1 37 fra kurven og vejet. De vejede fibre blev tørret til en konstant vægt ved 105°C og blev vejet igen. Vandtilbageholdelsesværdien blev beregnet på følgende måde:

W - D

5 (1) vandtilbageholdelseværdi = - x 100

D

hvor W = vådvægt af de centrifugerede fibre, D = tørvægt af fibrene, W-D = vægt af absorberet vand.

10

Fremgangsmåde til bestemmelse af dryppekapacitet

Nedenstående fremgangsmåde blev anvendt til at bestemme en absorberende kernes dryppekapacitet. Dryppekapaciteten blev 15 anvendt som et kombineret mål for kernernes absorberende Vansri fpf· na ahsnrnf· i nnshast i ahed .

En 10 cm gange 10 cm stor absorberende pude, som vejede ca.

7,5 gram, blev anbragt på et sigtenet. Syntetisk urin blev 20 påført på midten af puden med en hastighed på 8 millili-ter/s. Strømmen af syntetisk urin blev standset, når den første dråbe syntetisk urin slap ud fra bunden eller siderne af puden. Dryppekapaciteten blev beregnet som forskellen i masse af puden før og efter tilføring af den 25 syntetiske urin divideret med massen af fibrene, på knastør basis.

Fremgangsmåde til bestemmelse af vådsammentrykkelighed 30 Nedenstående fremgangsmåde blev anvendt til at bestemme absorberende strukturers vådsammentrykkelighed. Vådsammentrykkelighed blev anvendt som et mål for modstand overfor vådsammentrykning, strukturel integritet i våd tilstand og vådelasticitet af de absorberende kerner.

35 BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 38

Der blev fremstillet en firkantet pude på 10 cm gange 10 cm og som vejede 7,5 gram, dens tykkelse blev målt og densiteten beregnet. Puden blev belastet med syntetisk urin til 10 gange dens tørvægt eller til mætningspunktet, hvad der nu 5 er mindst. Puden blev påført en 0,1 PSI sammentrykningsbelastning. Efter ca. 60 sekunder, i hvilket tidsrum puden ækvilibrerede, blev tykkelsen af puden målt. Sammentrykningsbelastningen blev derefter forøget til 1,1 PSI, puden fik lov til at ækvilibrere og tykkelsen blev målt. Sammen-10 trykningsbelastningen blev derefter nedsat til 0,1 PSI, puden fik lov til at ækvilibrere, og tykkelsen blev igen målt. Pudens densiteter blev beregnet ved den oprindelige 0,1 PSI belastning, 1,1 PSI belastningen og den anden 0,1 PSI belastning, omtalt som 0,1 PSIR (PSI-tilbagespring).

3 15 Hul rums vol umen, der er angivet i cm /gram, blev derefter bestemt for hver respektiv trykbelastning. Hulrumsvolumenet minus fibervolumenet (0,95 cm^/gram). Hulrumsvoluminerne ved 0,1 PSI og 1,1 PSI er brugbare indikatorer for modstand 20 mod vådsammenpresning og strukturel integritet i våd tilstand. Større hulrumsvolumener for fælles initielle pudedensiteter indikerer større modstand over for vådsammenpresning og større strukturel integritet i våd tilstand. Forskellen mellem 0,1 PSI- og 0,1 PSIR-hulrumsvoluminerne 25 er brugbar til sammenligning af absorberende puders vådelasticitet. En mindre forskel mellem 0,1 PSI-hul-rumsvolumen og 0,1 PSIR-hulrumsvolumen indikerer en større vådelasticitet.

30 Forskellen i målepasserværdi mellem den tørre pude og den mættede pude forud for sammentrykning fandtes også at være en brugbar indikator for pudernes modtagelighed overfor befugtning.

35 BAD ORIGINM- DK 171858 B1 39

Fremgangsmåde til bestemmelse af tørsammentrykkelighed

Nedenstående fremgangsmåde blev anvendt til at bestemme tørsammentrykkelighed for absorberende kerner. Tørsammen-5 trykkelighed blev anvendt som et mål for kernernes tørelasticitet.

Der blev fremstillet en kvadratisk luftlagt pude på 10 cm gange 10 cm. med en masse på ca. 7,5, og den blev sammen-10 trykket i tør tilstand med en hydraulisk presse til et tryk på 242 kg/cm2. Puden blev vendt om, og trykket blev gentaget. Tykkelsen af puden blev målt før og efter sammenpresning med en ikke-belastende målepasser. Densitet før og efter sammenpresning blev derefter beregnet som masse/-15 (areal gange tykkelse). Større forskelle mellem densitet før og efter sammenpresning indikerede lavere tørelastici-

Fremgangsmåde til bestemmelse af det niveau af glutaral-20 dehyd, som reagerede med cellulosefibre

Nedenstående fremgangsmåde blev anvendt til at bestemme det niveau af glutaraldehyd, som har reageret under dannelse af intrafibertværbindinger med cellulosekomponenten i de 25 individualiserede, glutaraldehydtværbundne fibre.

En prøve af individualiserede, tværbundne fibre blev ekstraheret med 0, IN HC1. Ekstraktet blev separeret fra fibrene, og den samme ekstraktion/separationsprocedure blev 30 gentaget yderligere tre gange for hver prøve. Ekstraktet fra hver ekstraktion blev separat blandet med en vandig opløsning af 2,4-dinitrophenylhydrazon (DNPH). Reaktionen fik lov til at forløbe i 15 minutter, hvorefter der blev tilsat et volumen chloroform til blandingen. Reaktionsblan-35 dingen blev blandet yderligere 45 minutter. Chloroformen og DK 171858 B1 40 de vandige lag blev separeret i en skilletragt. Niveauet af glutaraldehyd blev bestemt ved at analysere chloroformlaget ved hjælp af højtryksvæskechromatografi (HPLC) for DNPH-derivat.

5

De anvendte chromatografiske betingelser for HPLC-analysen var - søjle: C-18 omvendt fase; detektor: UV ved 360 nm; mobilfase 80:20 methanol:vand; flowhastighed: 1 millili- ter/minut; måling foretaget: tophøjde. En kalibreringskurve 10 for tophøjde og glutaraldehydindhold blev fremstillet ved at måle HPLC-tophøjder på fem standardopløsninger med kendte niveauer af glutaraldehyd på fra 0 til 25 ppm.

Hver af de 4 chloroformfaser for hver fiberprøve blev 15 analyseret ved HPLC, tophøjden blev målt, og det tilsvarende glutaraldehydniveau blev bestemt ud fra kaliekstraktion blev derefter summeret op og divideret med fiberprøvevægten (tørvægtsbasis) til tilvejebringelse af 20 glutaraldehydindhold på fibervægtsbasis.

For hvert HPLC-chromatogram var der 2 glutaraldehydtoppe. Hvilken som helst af de to toppe kan anvendes, sålænge det er den samme top, der anvendes i hele proceduren.

25

Eksempel 1

Dette eksempel viser den virkning forskellige niveauer af et tværbindingsmiddel, glutaraldehyd, har på absorptions-30 evnen og elasticiteten af absorberende puder fremstillet ud fra individualiserede, tværbundne fibre. De individualiserede, tværbundne fibre blev fremstillet ved en tørtværbindingsproces .

35 For hver prøve blev der anvendt en mængde aldrig tørret sydlandsk nåletræskraftpulp (SSK-pulp). Fibrene havde et woo«»"1 9 DK 171858 B1 41 fugtindhold på ca. 62,4% (svarende til en stoftæthed på 37,6%). Der blev dannet en opslæmning ved at tilsætte fibrene til en opløsning, som indeholdt en valgt mængde af 50% vandig opløsning af glutaraldehyd, 30% (baseret på 5 vægten af glutaraldehydet) zinknitrathexahydrat, demineraliseret vand og en tilstrækkelig mængde IN HC1 til at nedsætte opslæmningens pH-værdi til ca. 3,7. Fibrene blev gennemvædet i opslæmningen i en periode på 20 minutter og blev derefter afvandet til en fibertæthed på fra ca. 34% 10 til ca. 35% ved centrifugering. Derefter blev de afvandede fibre lufttørret til en fibertæthed på fra ca. 55% til ca.

56% med en gennemblæsningstørrer under anvendelse af luft med omgivelsestemperatur. De lufttørrede fibre blev defi-breret under anvendelse af en tretrinsopduningsanordning 15 som beskrevet i US patent nr. 3.987.968. De defibrerede fibre blev anbragt i bakker og blev hærdnet ved 145°C i en

Tværbindingen blev afsluttet under opholdet i ovnen. De tværbundne, individualiserede fibre blev anbragt på en 20 maskesigte og blev vasket med ca. 20°C varmt vand, blev gennemvædet ved 1% stoftæthed i en time i 60°C varmt vand, blev sigtet, vasket med ca. 20°C varmt vand i en anden tidsperiode, blev centrifugeret til 60% fibertæthed, blev defibreret i en tretrinsopduningsanordning, som tidligere 25 beskrevet, og blev fuldstændig tørret i en statisk tørreovn ved 105°C i 4 timer. De tørrede fibre blev luftlagt til frembringelse af absorberende puder. De absorberende puder blev sammentrykket med en hydraulisk presse til en densitet 3 på 0,10 g/cm . Puderne blev testet for absorptionsevne, 30 elasticitet og mængden af glutaraldehyd, som har reageret, ved hjælp af de tidligere definerede fremgangsmåder. Det glutaraldehyd, som har reageret, angives i mol% beregnet på tør fibercellulose-anhydroglucosebasis. Resultaterne er angivet i tabel 1.

BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 42 TABEL 1

Vand- 5 tilbage- Dryppe-

Glutaraldehyd holdelses- kapacitet Vådsammentrykkelighed 3

Prøve (mol%) værdi å 8 ml/s _(cm /g)_

nr. Tilsat/omsat (%) (g/g) 0.1PSI_1.1 PSi 0.1PSIR

1 0/0 79,2 N/A 10,68 6,04 6,46 10 2 1,73/0,44 51,0 6,98 11,25 5,72 6,57

3* N/A/0,50 48,3 N/A N/A N/A N/A

4 2,09/0,62 46,7 N/A 11,25 6,05 6,09 5 3,16/0,99 36,3 15,72 12,04 6,09 6,86 6 4,15/1,54 35,0 15,46 13,34 6,86 8,22 15 7 6,46/1,99 32,8 12,87 13,34 6,93 8,31 8 8,42/2,75 33,2 16,95 13,13 7,38 8,67 9 8,89/2,32 29,2 13,59 12,56 6,51 7,90 10 12,60/3,32 27,7 13,47 12,04 6,63 7,82 (N/A) - ikke bestemt.

DK 171858 B1 43

Eksempel 2

De individualiserede/ tværbundne fibre fra eksempel 1 blev formet til tørlagte, absorberende puder med en tørfiber- densitet på 0,20 g/cm3. Puderne fik lov til at ekspandere 5 under frie betingelser ved befugtning med syntetisk urin uder udførelse af dryppekapacitetsproceduren. Puderne blev derefter undersøgt for absorptionsevne, elasticitet og strukturel integritet ifølge den tidligere skitserede vådsammentrykkelighedsprocedure. Resultaterne er angivet i 10 tabel 2. Dryppekapaciteten og vådsammentrykkeligheden steg signifikant ved 0,50 mol% glutaraldehyd.

TABEL 2 15

Dryppe-

Prøve 8 ml/s _(cmJ/y)_

nr (g/g) 0.1 PS1 1.1 PS1 0.1 PSIR

20 1 4,56 8,95 5,38 5,90 2 7,84 8,31 4,80 5,72 3* 11,05 11,71 6,63 7,31 4 9,65 8,90 5,11 6,10 5 12,23 11,87 6,35 7,52 2 5 6 13,37 10,54 6,04 7,25 7 11,09 9,80 5,67 6,92 8 12,04 9,69 5,72 6,86 9 7,99 9,80 5,50 6,74 10 3,57 9,25 5,50 6,46 30 * Taget fra en separat prøve af fibre.

DK 171858 B1 44

Eksempel 3

Formålet med dette eksempel var at vise, at lave niveauer af ekstraherbart tværbindingsmiddel kan opnås ved at 5 udsætte fibrene for en blegesekvens efter tværbinding. Niveauet af ekstraherbart tværbindingsmiddel blev bestemt ved at gennemvæde en prøve af fibrene i 40°C deioniseret vand ved 2,5% stoftæthed i en time. Det glutaraldehyd, der blev ekstraheret af vandet, blev målt ved HPLC og blev 10 angivet som ekstraherbart glutaraldehyd på tørfibervægt-basis. Fibrene blev tværbundet ved en tørtvær bindingsmetode .

Der blev tilvejebragt sydlandsk nåletræskraftpulp (SSK).

15 Pulpfibrene blev delvis bleget ved følgende blegesekvenstrin: Chlorering (C) - en opslæmning med stof- chlor ved ca. pH 2,5 og ca. 38°C i 30 minutter; kaustisk ekstraktion - en opslæmning ved 12% stoftæthed blev 20 behandlet med 1,4 gram/1 NaOH ved ca. 74°C i 60 minutter, og hypochloritbehandling (H) - en opslæmning med en stoftæthed på 12% blev behandlet med tilstrækkelig natriumhypochlorit ved pH 11-11,5 mellem 38°c og 60°C i 60 minutter til tilvejebringelse af en elrethoklarhed på 60-25 65 og en viskositet på 15,5 - 16,5 cp. De delvis afblegede fibre blev bearbejdet til individualiserede, tværbundne fibre under anvendelse af glutaraldehyd som tværbindingsmiddel i overensstemmelse med den i eksempel 1 beskrevne fremgangsmåde. Fibrene tilbageholdt 2,29 mol% 30 glutaraldehyd, beregnet på tørfibercellulose- anhydroglucosemolbasis. Sådanne fibre havde typisk niveauer af ekstraherbart glutaraldehyd på ca. 1.000 ppm (0,1%) .

BAD ORtGtNM- DK 171858 B1 45

Afblegning af de delvis afblegede, individualiserede fibre blev derefter fortsat og afsluttet med en sekvens med chlordioxid (D), ekstraktion (E) og natriumhypochlorit (H) (DEH). I chlordioxidtrinnet (D) blev individualiserede, 5 tværbundne fibre gennemvædet i en vandig opslæmning med 10% stoftæthed, som også indeholdt en tilstrækkelig mængde natriumchlorit til tilvejebringelse af 2% disponibelt chlor på tørfibervægtbasis. Efter blanding blev opslæmningens pH-værdi nedsat til ca. 2,5 ved tilsætning 10 af HC1 og derefter forøget til 4,4 ved tilsætning af NaOH.

Pulpops tæmningen blev derefter anbragt i en 70°C varm ovn i 2,5 timer, blev sigtet, skyllet med vand til neutral pH og blev centrifugeret til en stoftæthed på 61,4%. I ekstraktionstrinnet blev en vandig opslæmning med en 15 stoftæthed på 10% afvandede fibre behandlet med 0,33 gram \r»nw/i vanH i 1.5 timer vpd 40°Γ!. Fibrene blev derefter sigtet, skyllet med Vånd til neutral pw, og cencrrrugereu til en stoftæthed på 62,4%.

20 Til natriumhypochlorittrinnet (H) blev der endelig fremstillet en opslæmning med en stoftæthed på 10% af de fibre, som indeholdt tilstrækkeligt natriumhypochlorit til tilvejebringelse af 1,5% disponibel chlor på tørfibervægtbasis. Opslæmningen blev blandet og opvarmet i 25 en 50°C varm ovn i en time. Fibrene blev derefter sigtet, skyllet til pH 5,0, og centrifugeret til en stoftæthed på 62,4%. De afvandede fibre blev lufttørret, opdunet og tørret fuldstændig i en 105°C varm ovn i en time. Niveauet af ekstraherbart glutaraldehyd i de helt afblegede, 30 individualiserede, tværbundne fibre var 25 ppm (0,0025%). Dette er et godt stykke under det maximale niveau for ekstraherbart glutaraldehyd, som antages at være acceptabelt til anvendelser, hvor fibrene anvendes i nærhed af human hud.

BAD ORIGINAL ^ DK 171858 B1 46

Det blev ligeledes fundet, at puder fremstillet ud fra de fibre, som var delvis afbleget, tværbundne og derefter afbleget fuldstændig, uventet havde en højere 5 væsketilbageholdelsesværdi og vægefunktion og mindst ækvivalent dryppekapacitet og vådelasticitet som individualiserede fibre, som var tværbundne efter at være helt afbleget. Som et resultat af den højere vandtilbageholdelsesværdi var fibrene, som var tværbundet 10 midt i blegesekvensen, imidlertid mere sammenpresselige i tør tilstand.

Der blev opnået stort set ækvivalente resultater, når der blev anvendt et peroxidblegetrin (P) i stedet for det 15 sidste hypochlorittrin (Η) . I P-trinnnet blev en opslæmning med en stoftæthed på 10% behandlet med 0,5 % J A. ' J. -» _ _ i 90 minutter.

20 Eksempel 4

Dette eksempel viser den virkning blanding af en organisk syre med en uorganisk saltkatalysator har på hvor langt tværbindingsreaktionen løber mod enden. Fibrene blev 25 tværbundet ved en tørtværbindingsmetode.

Der blev fremstillet en første prøve af individualiserede, tværbundne fibre, som beskrevet i eksempel 1, hvorved 4,0 mol% glutaraldehyd blev tilbageholdt efter påfølgende 30 afvanding. Analytiske målinger af fibrene efter tværbindingen indikerede, at niveauet af glutaraldehyd, som havde reageret på fibrene, var 1,58 mol%, hvilket svarer til en reaktionsafslutningsprocent på ca. 37%.

35 En anden prøve af individualiserede, tværbundne fibre blev

BAD ORIGINAL

DK 171858 B1 47 fremstillet på samme måde som den første prøve beskrevet i dette eksempel med undtagelse af, at ud over zinknitratkatalysator blev der tilsat en mængde citronsyre ækvivalent til 10 vægtprocent af den glutaraldehyd, som 5 var blandet med zinknitraten i pulpopslæmningen som en yderligere katalysator. Analytiske målinger på fibrene efter tværbinding indikerede, at niveauet af glutaraldehyd, som har reageret på fibrene, var 2,45 mol%, hvilket svarer til en reaktionsafslutningsprocent på ca.

10 61% (molbasis), 55,1% forøgelse i reaktionsafslutning i forhold til den ublandede zinknitratkatalysatorprøve.

Eksempel 5 15 Dette eksempel viser anvendelsen af lave niveauer af glyoxylsyre, en dialdehydsyreanalog med én aldehydgruppe,

Der blev fremstillet en fiberopslæmning af aldrig tørret 20 SSK, som indeholdt en tilstrækkelig mængde glyoxylsyre til tilvejebringelse af en beregnet 1,2% glyoxylsyre omsat med cellulosefibre, på cellulose-anhydroglucosemolbasis, og en zinknitrathexahydratkatalysator. De centrifugerede fibre havde en fibertæthed på ca. 38% og indeholdt ca. 1,06 25 vægtprocent glyoxylsyre, på tørfiberbasis. Forholdet mellem katalysator og tværbindingsmiddel var ca. 0,30. Opslæmningens pH-værdi ved begyndelsen af tværbindingen var ca. 2,16. Fibrene var individualiserede og tværbundne ifølge de i eksempel 1 beskrevne metoder.

30 I en anden prøve tilsattes ca. 0,53 vægtprocent glyoxylsyre, baseret på tørfibervægtbasis, til fibrene til tilvejebringelse til et beregnet niveau af glyoxylsyre omsat med fibrene på ca. 0,6 mol%, beregnet på cellulose-35 anhydroglucosemolbasis. De individualiserede, tværbundne fibre blev ellers fremstillet i overensstemmelse med den DK 171858 B1 48 prøve, der er beskrevet umiddelbart ovenfor med undtagelse af, at opslaamningens pH-værdi i starten af tværbindingen var ca. 2,35.

3 5 Absorberende strukturer med densiteter på 0,1 gram/cm 3 eller 0,2 gram/cm blev fremstillet ud fra de individualiserede, tværbundne fibre som beskrevet i eksempel 2. Dryppekapaciteterne, vådsammentrykkeligheden ved 0,1 PSI, 1,1 PSI og 0,1 PSIR samt vægefunktionen af 10 puderne var væsentlig større end for absorberende strukturer med lignende densitet fremstillet ud fra traditionelle, ikke-tvaerbundne fibre.

Claims (10)

1. Individualiserede, snoede og krøllede, tværbundne cellulosefibre med i alt væsentlig individuel form, som i 5 det væsentlige er blevet bevaret under tværbinding med et tværbindingsmiddel og tørring, hvilket tværbindingsmiddel er udvalgt blandt C2-C8 dialdehyder, syreanaloge til disse dialdehyder, som er afledt ved, at den ene af dialdehydets aldehydgrupper er blevet erstattet med en carboxylgruppe, 10 og oligomerer af dialdehyderne og dialdehydsyreanalogerne, kendetegnet ved, at fibrene indeholder mellem 0,5 og 3,5 mol% omsat tværbindingsmiddel beregnet på cellulose-anhydroglucosebasis, idet de med tværbindingsmidlet omsatte fibre har et fugtighedsindhold på op til 30 15 vægt% på basis af de tørre fibre, og at tværbindingsmidlet er tilstrækkeligt omsat med fibrene i intrafibertvær- vandtilbageholdelsesværdi som defineret i beskrivelsen på fra 28 til 45. 20

2. Individualiserede, tværbundne fibre ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fibrene indeholder mellem 0,75 og 2,5 mol% omsat tværbindingsmiddel beregnet på cellulose-anhydroglucosebasis i form af intrafibertvær- 25 bindingsbindinger.

3. Individualiserede, tværbundne fibre ifølge et af kravene 1 og 2, kendetegnet ved, at tværbindingsmidlet er udvalgt blandt glutaraldehyd, glyoxal og 30 glyoxylsyre.

4. Fremgangsmåde til fremstilling af individualiserede, snoede, tværbundne cellulosefibre, ved hvilken 35 a) cellulosefibre kontaktes med en opløsning, der indeholder et tværbindingsmiddel udvalgt blandt C2- DK 171858 B1 C8 dialdehyder, syreanaloge hertil afledt ved, at den ene af dialdehydets aldehydgrupper er blevet erstattet med en carboxylgruppe, og oligomerer af dialdehyderne og dialdehydsyreanalogerne, 5 b) fibrene adskilles mekanisk i i alt væsentligt individuel form, c) fibrene tørres, og 10 d) fibrene omsættes med tværbindingsmidlet, medens fibrene er i en i alt væsentligt individuel tørret form til dannelse af intrafibertværbin-dingsbindinger, 15 kendetegnet ved, at tørringen i trin c) udføres et fugtighedsindhold på op til 30 vægt%, at reaktionen i trin d) udføres således, at mellem 0,5 og 3,5 mol% 20 tværbindingsmiddel beregnet på cellulose-anhydro- glucosebasis omsættes med fibrene til dannelse af intrafiberbindinger, og at fibrene efter tørrings- og tværbindingstrinnene har en vandtilbageholdelsesværdi som defineret i beskrivelsen på fra 28 til 45. 25

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at tværbindingsmidlet er udvalgt blandt glutaraldehyd, glyoxal og glyoxylsyre.

6. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 4 og 5, ken detegnet ved, at mellem 0,75 og 2,5 mol% tværbindingsmiddel beregnet på cellulose-anhydroglucosebasis omsættes med fibrene til dannelse intrafibertværbindings-bindinger. 35 DK 171858 B1

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 4- 6, kendetegnet ved, at tværbindingsmidlet omsættes med fibrene i nærvær af mindst én katalysator udvalgt blandt mineralsyrer, halogensyrer, organiske 5 syrer, mineralsalte, halogensalte og organiske salte.

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 4- 7, kendetegnet ved, at fibrene kontaktes med en opløsning, der indeholder tværbindingsmidlet og mindst 10 én af nævnte katalysatorer.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at opløsningen indeholder en mineralsaltkatalysator og en organisk syrekatalysator. 15

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendeteg- den organiske syre er citronsyre, samt at pH ligger mellem 2 og 5. 20